Question

阅读下面的材料，完成（1）～（3）题。

细胞是如何应对缺氧的

2019年度的诺贝尔生理学或医学奖授予了威廉·凯林、彼得·拉特克利夫以及格雷格·萨门扎三位科学家，他们阐明了人类和大多数动物细胞在分子水平上感受、适应不同氧气环境的基本原理，揭示了其中重要的信号机制。

人体缺氧时，会有超过300种基因被激活，或者加快红细胞生成、或者促进血管增生，从而加快氧气输送——这就是细胞的缺氧保护机制。那么是什么在激活、调控这300多种基因呢？科学家在研究地中海贫血症的过程中无意间发现了 “缺氧诱导因子”（HIF）。HIF由两种不同的 DNA 结合蛋白（HIF-1α和 ARNT）组成，其中对氧气敏感的部分是HIF-1α；而蛋白ARNT稳定表达且不受氧调节。所以，HIF-1α是机体感受氧气含量变化的关键。

当细胞处于正常氧条件时，HIF-1α会被降解。进一步的研究表明，在脯氨酰羟化酶的参与下，氧原子与HIF-1α脯氨酸中的氢原子结合形成羟基。羟基化的HIF-1α能与VHL蛋白结合，最终被蛋白酶体降解。在缺氧的情况下，HIF-1α羟基化不能发生，导致HIF-1α无法被VHL蛋白识别，从而不被降解而在细胞内积聚，并进入细胞核与ARNT形成转录因子，激活缺氧调控基因。这一基因能进一步激活300多种基因的表达，促进氧气的供给与传输。

HIF 控制着人体和大多数动物细胞对氧气变化的复杂又精确的反应，三位科学家一步步揭示了生物氧气感知通路。这不仅在基础科学上有其价值，还有望为某些疾病的治疗带来创新性的疗法。比如干扰 HIF-1α的降解能促进红细胞的生成来治疗贫血，同时还可能促进新血管生成，治疗循环不良等。

（1）下列生命活动中，会受氧气含量的影响的是__________。

A．细胞吸水     B．蛋白质合成      C．细胞分裂      D．兴奋的传导

（2）请根据文章内容，将下图氧气感知机制的分子通路补充完整，并写出A-D代表的物质。

A. __________；B. __________；C__________；D. __________。              

① __________；② __________；③ __________。

（3）VHL蛋白是氧气感知机制的分子通路中一个重要分子，VHL基因突变的患者常伴有多发性肿瘤，并发现肿瘤内有异常增生的血管。推测与正常人相比，患者体内HIF-1α的含量___________。要抑制此类患者的肿瘤生长，可以采取的治疗思路有哪些___________？

Answer

B C D A．HIF-1α B．O2 C．VHL蛋白 D．ARNT 正常氧时 缺氧时 缺氧调控基因 高 加速HIF-1α降解或阻断HIF-1α进核，或抑制HIF-1α作为转录因子的活性

【解析】

从图中读出信息：

有氧条件下：在脯氨酰羟化酶的参与下，氧原子与HIF-1α脯氨酸中的氢原子结合形成羟基。羟基化的HIF-1α能与VHL蛋白结合，最终被蛋白酶体降解。

在缺氧的情况下，HIF-1α进入细胞核与ARNT形成转录因子，激活缺氧调控基因。

（1）氧气是细胞呼吸的原料，所以如果该生命活动需要消耗能量则会受到氧气的影响，各选项中，蛋白质的合成、细胞分裂和兴奋的传导都需要消耗能量，所以会受到影响，而细胞吸水不消耗能量，不受影响。

故选BCD。

（2）根据分析，在有氧的条件下：氧原子与HIF-1α脯氨酸中的氢原子结合形成羟基。羟基化的HIF-1α能与VHL蛋白结合，所以B是O2，C是VHL蛋白，①为有氧或者正常氧；

在缺氧的情况下，HIF-1α进入细胞核与ARNT形成转录因子，激活缺氧调控基因，所以②为缺氧，A为HIF-1α，D为ARNT，当AD结合后激活了③，所以③是缺氧调控基因。

（3）肿瘤细胞的特点是无限增殖，所以消耗能量较多，如果VHL基因突变则有氧条件下的调节途径受阻，只能进行无氧条件下的调控，而无氧呼吸产生的能量少，所以需要更多的HIF-1α，则该物质的含量增加，所以可以通过加速HIF-1α降解或阻断HIF-1α进核，或抑制HIF-1α作为转录因子的活性，减少肿瘤细胞能量的供应。